JP2015508039A - Vehicle gear system - Google Patents

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Abstract

本発明は、とくに、電動自転車に使用される乗り物用ギアシステムに関するが、他の２元推進力乗り物、例えばハイブリッド車にも使用することができる。乗り物用ギアシステムは、第１回転入力部、第２回転入力部、及び回転出力部を有する。第１回転入力部及び第２回転入力部は回転を回転出力部に伝達し、第１回転入力部及び第２回転入力部のうち一方を回転出力部にワンウェイクラッチを介して連結し、第１回転入力部及び第２回転入力部のうち他方を回転出力部にオーバーランニングクラッチを介して連結し、ワンウェイクラッチ及びオーバーランニングクラッチは回転可能に連結する。【選択図】図１The present invention relates in particular to a vehicle gear system used in electric bicycles, but can also be used in other dual propulsion vehicles such as hybrid vehicles. The vehicle gear system includes a first rotation input unit, a second rotation input unit, and a rotation output unit. The first rotation input unit and the second rotation input unit transmit rotation to the rotation output unit, and one of the first rotation input unit and the second rotation input unit is connected to the rotation output unit via a one-way clutch, The other of the rotation input portion and the second rotation input portion is connected to the rotation output portion via an overrunning clutch, and the one-way clutch and the overrunning clutch are rotatably connected. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、とくに、電動自転車に関連して使用される乗り物用ギアシステムに関する。   The invention particularly relates to a vehicle gear system used in connection with an electric bicycle.

電動自転車は、ペダル及びクランクによる人力駆動及び電動モータの双方を用いる２元動力乗り物の形態である。これら２つの駆動源は、互いに独立して機能する又はそれぞれの原動力を互いに増強するよう機能することができる。ユーザーが電気ドライブを選択的に動作させるよう選択する、又は測定したペダル速度、自転車速度等の条件に基づいて自動的に電気ドライブを動作させるようにすることができる。   An electric bicycle is a form of a dual-powered vehicle that uses both a manual drive by a pedal and a crank and an electric motor. These two drive sources may function independently of each other or may function to enhance their respective motive forces. The user can choose to selectively operate the electric drive, or the electric drive can be automatically operated based on conditions such as measured pedal speed, bicycle speed, and the like.

電気ドライブは幾つかの場所に配置することができる。後輪ハブ内に配置して後輪ハブを駆動する、又はペダルクランクに動力を与える、又は２つの極端部位間における幾つかのポイントに配置して自転車のチェーンを駆動することができる。代案として、前輪を駆動するが、これには固有の欠点がある。   The electric drive can be located in several places. It can be placed in the rear wheel hub to drive the rear wheel hub, or power the pedal crank, or it can be placed at several points between the two extremes to drive the bicycle chain. An alternative is to drive the front wheels, which has inherent disadvantages.

電源、通常は再充電可能なバッテリを自転車に配置しなければならず、また通常嵩張るバッテリは後輪上又は後輪付近に配置する。   A power source, usually a rechargeable battery, must be placed on the bicycle, and a normally bulky battery is placed on or near the rear wheel.

電気ドライブがこのような自転車を推進する速度を主にユーザーの安全性のために制限する法規が世界的に整備されている。速度は約１５ｍｐｈに制限される。しかし、ユーザーは自転車を人力でこの制限速度を超えて自由に推進することができる。   Legislation is in place worldwide that limits the speed with which electric drives can propel such bicycles, primarily for user safety. The speed is limited to about 15 mph. However, the user can propel the bicycle freely beyond the speed limit by human power.

現行の電動自転車の欠点は、嵩張るドライブ／バッテリ機構がライダーに自転車取扱いを面倒にする。他の欠点としては、モータがクランクを駆動する場合、クランクで駆動されるペダリング又は突然の停止がモータにタメージを与える可能性がある。例えば、電動自転車は、電気ドライブ及びユーザーのペダリングの組合せの下に走行することができる。ユーザーが緊急停止しなければならない場合、ユーザーの反応は、急激にクランクを固定角度に保持してペダリングを停止する。自転車にはブレーキレバーに取付けた電気ドライブ遮断機構を設けることができるが、この遮断機構が動作する前にユーザーによるペダリング停止を生じ、ユーザーが同時にクランクを静止状態に保持しようとしている間に、電動モータがクランクを駆動する短期間の時間が存在する。このことは、モータにタメージを与え、及び／又はユーザーの足にペダリング動作を強いて望ましくない動揺を与え、おそらくはバランスを失わせることになるおそれがある。   The disadvantage of current electric bicycles is that the bulky drive / battery mechanism makes bicycle handling cumbersome for riders. Another disadvantage is that when the motor drives a crank, pedaling or a sudden stop driven by the crank may give the motor an image. For example, an electric bicycle can run under a combination of electric drive and user pedaling. If the user must stop urgently, the user's reaction will suddenly hold the crank at a fixed angle and stop pedaling. Bicycles can be equipped with an electric drive shut-off mechanism attached to the brake lever, but before the shut-off mechanism is activated, the pedaling stops by the user, while the user tries to keep the crank stationary at the same time There is a short period of time for the motor to drive the crank. This can cause the motor to be tampered and / or the user's foot to be pedaled and undesirably shaken, possibly causing a loss of balance.

本発明の第１態様によれば、第１回転入力部、第２回転入力部、及び回転出力部を有する乗り物用ギアシステムを提供し、この乗り物用ギアシステムにおいて、前記第１回転入力部及び前記第２回転入力部は回転を前記回転出力部に伝達し、前記第１回転入力部及び前記第２回転入力部のうち一方を前記回転出力部にワンウェイクラッチを介して連結し、前記第１回転入力部及び前記第２回転入力部のうち他方を前記回転出力部にオーバーランニングクラッチを介して連結し、ワンウェイクラッチ及びオーバーランニングクラッチは回転可能に連結する。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle gear system having a first rotation input unit, a second rotation input unit, and a rotation output unit. In the vehicle gear system, the first rotation input unit and The second rotation input unit transmits rotation to the rotation output unit, and one of the first rotation input unit and the second rotation input unit is connected to the rotation output unit via a one-way clutch, and The other of the rotation input portion and the second rotation input portion is connected to the rotation output portion via an overrunning clutch, and the one-way clutch and the overrunning clutch are rotatably connected.

前記第１回転入力部の回転軸線を前記第２回転入力部の回転軸線に対して直交させる。   The rotation axis of the first rotation input unit is orthogonal to the rotation axis of the second rotation input unit.

前記回転出力部の回転軸線は、前記第１回転入力部又は前記第２回転入力部の回転軸線のいずれかに対して平行にする。   The rotation axis of the rotation output unit is made parallel to either the rotation axis of the first rotation input unit or the second rotation input unit.

前記ワンウェイクラッチをブラケットによって前記オーバーランニングクラッチに回転可能に連結する。   The one-way clutch is rotatably connected to the overrunning clutch by a bracket.

前記ブラケットは、円筒形ハウジング及び円筒形取付け部を有する。   The bracket has a cylindrical housing and a cylindrical mounting portion.

前記ワンウェイクラッチ及び前記オーバーランニングクラッチのうち一方を前記円筒形ハウジング内に取付け、前記ワンウェイクラッチ及び前記オーバーランニングクラッチのうち他方を前記円筒形取付け部の周りに取付ける。   One of the one-way clutch and the overrunning clutch is mounted in the cylindrical housing, and the other of the one-way clutch and the overrunning clutch is mounted around the cylindrical mounting portion.

前記ワンウェイクラッチを前記円筒形ハウジング内に取付け、ワンウェイクラッチの外側レースを前記円筒形ハウジングの内面に回転可能に連結し、前記オーバーランニングクラッチを前記円筒形取付け部の周りに取付ける。   The one-way clutch is mounted in the cylindrical housing, an outer race of the one-way clutch is rotatably connected to the inner surface of the cylindrical housing, and the overrunning clutch is mounted around the cylindrical mounting portion.

前記ワンウェイクラッチはスプラグクラッチとする。   The one-way clutch is a sprag clutch.

前記オーバーランニングクラッチはフリーホイール組立体とする。   The overrunning clutch is a freewheel assembly.

前記第１回転入力部又は前記第２回転入力部は、電動モータとする。   The first rotation input unit or the second rotation input unit is an electric motor.

前記第１回転入力部又は前記第２回転入力部は、人力で駆動する。   The first rotation input unit or the second rotation input unit is driven manually.

本発明の第２態様によれば、第１態様による乗り物用ギアシステムを有する自転車を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a bicycle having the vehicle gear system according to the first aspect.

本発明の第３態様によれば、第１態様による乗り物用ギアシステムを有する乗り物を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicle having the vehicle gear system according to the first aspect.

本発明の実施形態を以下に添付図面につき単に例として説明する。   Embodiments of the invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings, in which:

本発明による乗り物用ギアシステムの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a vehicle gear system according to the present invention. FIG. 図１に示す乗り物用ギアシステムの一部を断面にした斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a cross section of a part of the vehicle gear system shown in FIG. 1. 図１に示す乗り物用ギアシステムの分解端面図である。FIG. 2 is an exploded end view of the vehicle gear system shown in FIG. 1. 図１に示す乗り物用ギアシステムを異なる角度から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which looked at the gear system for vehicles shown in Drawing 1 from a different angle. 図１に示す乗り物用ギアシステムの内側底部ブラケットの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an inner bottom bracket of the vehicle gear system shown in FIG. 1. 図１に示す乗り物用ギアシステムを有する自転車の側面図である。It is a side view of the bicycle which has the gear system for vehicles shown in FIG.

図面につき、先ず図１につき説明すると乗り物用ギアシステム１０を示す。乗り物用ギアシステム１０は、自転車ペダルクランク１４である第１回転入力部１２と、第２回転入力部１６とを有し、この第２回転入力部１６は、電動モータ７２を備え、変速機１８を介してかさ歯車２０を駆動する。このかさ歯車２０のリングギア２２を駆動する。   Referring first to FIG. 1, a vehicle gear system 10 is shown. The vehicle gear system 10 includes a first rotation input unit 12 that is a bicycle pedal crank 14 and a second rotation input unit 16, and the second rotation input unit 16 includes an electric motor 72 and a transmission 18. The bevel gear 20 is driven via The ring gear 22 of the bevel gear 20 is driven.

自転車ペダルクランク１４は、クランクアーム２６に取付けたペダル２４を有する既知の構成とする。クランクアーム２６を心軸（アクスル）２８に連結する。心軸２８は、細長いほぼ円柱形のコンポーネントであり、各端部にスプライン２８ａを設けて、心軸２８及びクランクアーム２６との間でより確実な取付けを行うようにする。   The bicycle pedal crank 14 has a known configuration having a pedal 24 attached to a crank arm 26. The crank arm 26 is connected to a mandrel (axle) 28. The mandrel 28 is an elongated, generally cylindrical component and is provided with a spline 28a at each end to provide a more secure attachment between the mandrel 28 and the crank arm 26.

自転車フレーム１００のフレーム底部ブラケット３０は乗り物用ギアシステム１０を収容する。フレーム底部ブラケット３０は、ほぼ中空の円筒形形状であり、円筒形の側壁３０ｃに２つの開孔３０ａ，３０ｂを有する。両側の円形端部３０ｄ，３０ｅを開口させ、フレーム底部ブラケット３０が機構１０の種々のコンポーネントを収容できるようにする。   The frame bottom bracket 30 of the bicycle frame 100 houses the vehicle gear system 10. The frame bottom bracket 30 has a substantially hollow cylindrical shape, and has two openings 30a and 30b in a cylindrical side wall 30c. The circular ends 30d, 30e on both sides are opened so that the frame bottom bracket 30 can accommodate the various components of the mechanism 10.

心軸２８は、組付けたとき、フレーム底部ブラケット３０に貫通する。   The mandrel 28 passes through the frame bottom bracket 30 when assembled.

種々の既知のクランクセットコンポーネントを心軸２８の右側（図の斜視図で見て）に設ける。これらコンポーネントには、前スプロケット３２、スパイダ３４、底部ブラケットキャップ３６、クランク軸受３８及びスプライン付きスプロケットディスク４０がある。底部ブラケットキャップ３６は、デブリ（破片）及び汚染物が侵入するのを軽減するシールとして作用する。   Various known crankset components are provided on the right side of the mandrel 28 (as seen in the perspective view of the figure). These components include the front sprocket 32, spider 34, bottom bracket cap 36, crank bearing 38 and splined sprocket disc 40. The bottom bracket cap 36 acts as a seal that reduces the ingress of debris and contaminants.

他の既知のクランクセットコンポーネントを心軸２８の左側（図の斜視図で見て）に設ける。これらコンポーネントには、底部ブラケット内側軸受４２及び底部ブラケットプレートカバー４４がある。底部ブラケットプレートカバー４４、すなわち底部ブラケット外側軸受４４は、フレーム底部ブラケット３０に対してボルト（図示せず）により取付け、円形端部３０ｅをカバーし、また心軸２８の軸受支持体をなす。   Another known crankset component is provided on the left side of the mandrel 28 (as seen in the perspective view of the figure). These components include a bottom bracket inner bearing 42 and a bottom bracket plate cover 44. The bottom bracket plate cover 44, that is, the bottom bracket outer bearing 44, is attached to the frame bottom bracket 30 by bolts (not shown), covers the circular end 30e, and forms a bearing support for the mandrel 28.

フレーム底部ブラケット３０内及び心軸２８の周りには、さらに、２つの駆動源からの動力を自転車１００の被駆動後輪に伝達することができる種々のコンポーネントを配置する。   In the frame bottom bracket 30 and around the mandrel 28, various components that can transmit power from two driving sources to the driven rear wheel of the bicycle 100 are further arranged.

図面の右側、すなわちクランクセットの側から見て、最初にスペーサ４６を設ける。このスペーサ４６は既知の形態とし、ほぼ環状の形態をしている。このスペーサはスプライン付きスプロケットディスク４０の左側面に衝合する。   The spacer 46 is first provided when viewed from the right side of the drawing, that is, the crankset side. The spacer 46 has a known shape and has a substantially annular shape. This spacer abuts against the left side of the sprocket disc 40 with splines.

リングギア２２はほぼ截頭円錐形断面を有する環状体である。その内部には第１フランジ２２ａを設け、この第１フランジ２２ａは中心開孔２２ｂに向かって内方に突出する。第２フランジ２２ｃをリングギア２２の第１フランジ２２ａ側とは反対側の側面から突出させ、この第２フランジ２２ｃにギア歯２２ｄを配置する。   The ring gear 22 is an annular body having a substantially frustoconical cross section. A first flange 22a is provided in the interior, and the first flange 22a protrudes inward toward the center opening 22b. The second flange 22c is protruded from the side surface of the ring gear 22 opposite to the first flange 22a side, and gear teeth 22d are arranged on the second flange 22c.

ギアフリーホイール組立体４８をリングギア２２に第１及び第２のフランジ２２ａ，２２ｃを介して取付け、したがって、ギアフリーホイール組立体４８はリングギア２２の中心開孔２２ｂ内に位置する。ボルト５０によりギアフリーホイール組立体４８をリングギア２２に取付けする。   The gear free wheel assembly 48 is attached to the ring gear 22 via the first and second flanges 22 a and 22 c, and thus the gear free wheel assembly 48 is located in the central opening 22 b of the ring gear 22. A gear-free wheel assembly 48 is attached to the ring gear 22 with bolts 50.

ギアフリーホイール組立体４８及びリングギア２２の双方は内側底部ブラケット５２の周りに取り付ける。内側底部ブラケット５２は、２つの円筒セクション、すなわち、使用にあたりクランクセット寄りに位置する小径の第１円筒セクション５２ａと、大径の第２円筒セクション５２ｂとを有する。第１円筒セクション５２ａは、その側壁において長さに沿って延在する溝孔５２ｃを有する。これら溝孔は材料を減少させることによって重量を少なくし、スプライン型構成によって摩擦把持力を増大するのに役立ち、また斜角を付けることによってある程度拡開可能にすることができる。   Both the gear free wheel assembly 48 and the ring gear 22 are mounted around the inner bottom bracket 52. The inner bottom bracket 52 has two cylindrical sections: a small-diameter first cylindrical section 52a and a large-diameter second cylindrical section 52b that are located closer to the crankset in use. The first cylindrical section 52a has a slot 52c extending along its length on its side wall. These slots can be reduced in weight by reducing the material, helping to increase the frictional gripping force through a spline-type configuration, and can be made somewhat expandable by beveling.

図２から分かるように、ギアフリーホイール組立体４８及びリングギア２２は第１円筒セクション５２ａの周りに取付ける。互いに連係動作するねじ山４８ａ（ギアフリーホイール組立体４８における）及びねじ山５２ｄ（第１円筒セクション５２ａにおける）を設け、これらねじ山４８ａ及び５２ｄによりコンポーネント相互を連結することができる。当業者には他の適当な結合方法を使用できることを理解されるであろう。図示の実施形態において、第１円筒セクション５２ａにおけるねじ山は溝孔がない部分に設けるが、他の実施形態においては、溝孔を有する部分にのみ、又は溝孔がない部分のねじ山とともに溝孔を有する部分にも、設けることができる。   As can be seen from FIG. 2, the gear-free wheel assembly 48 and the ring gear 22 are mounted around the first cylindrical section 52a. A thread 48a (in the gear-free wheel assembly 48) and a thread 52d (in the first cylindrical section 52a) are provided that cooperate with each other, and the threads 48a and 52d can interconnect the components. One skilled in the art will appreciate that other suitable coupling methods can be used. In the illustrated embodiment, the thread in the first cylindrical section 52a is provided in a portion having no groove, but in other embodiments, the groove is provided only in the portion having the groove or together with the thread in the portion having no groove. It can also be provided in a portion having a hole.

他の長めのスペーサ５４を第１円筒セクション５２ａの内部に心軸２８を包囲するよう位置決めする。２つのフリーホイール側軸受５６，５８をスペーサ５４の周りに、スペーサと心軸２８との間に設ける。   Another longer spacer 54 is positioned to surround the mandrel 28 within the first cylindrical section 52a. Two free wheel side bearings 56 and 58 are provided around the spacer 54 and between the spacer and the mandrel 28.

底部ブラケットフランジ５２ｅを第１円筒セクション５２ａと第２円筒セクション５２ｂとの間に設ける。したがって、ハウジング５２ｆが第２円筒セクション５２ｂ内に形成される。このハウジング５２ｆ内にワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０を配置する。   A bottom bracket flange 52e is provided between the first cylindrical section 52a and the second cylindrical section 52b. Accordingly, the housing 52f is formed in the second cylindrical section 52b. A one-way sprag clutch bearing 60 is disposed in the housing 52f.

内側底部ブラケット５２は、ワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０及びフリーホイール組立体４８を回転可能に連結する。   The inner bottom bracket 52 rotatably connects the one-way sprag clutch bearing 60 and the freewheel assembly 48.

ワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０は環状の形態であり、その内部における内部開孔に心軸２８を包囲する軸受シム６２を配置する。   The one-way sprag clutch bearing 60 has an annular shape, and a bearing shim 62 that surrounds the mandrel 28 is disposed in an internal opening inside the one-way sprag clutch bearing 60.

底部ブラケット軸受６４を軸受シム６２と長めのスペーサ５４との間に挟み込み、底部ブラケットフランジ５２ｅとほぼ同一平面上に位置するようにする。   The bottom bracket bearing 64 is sandwiched between the bearing shim 62 and the long spacer 54 so as to be positioned substantially on the same plane as the bottom bracket flange 52e.

外側スプラグクラッチキー６６によりワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０をハウジング５２ｆ内に位置決めし、この位置決めは、ワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０の外側レースの外周に設けた外側軸受溝孔６０ａ及びハウジング溝孔５２ｇを介する締まり嵌めを形成することによって行う。   The one-way sprag clutch bearing 60 is positioned in the housing 52f by the outer sprag clutch key 66, and this positioning is performed via an outer bearing groove hole 60a and a housing groove hole 52g provided on the outer periphery of the outer race of the one-way sprag clutch bearing 60. This is done by forming an interference fit.

内側スプラグクラッチキー６８により軸受シム６２をワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０内に位置決めし、この位置決めは、同様に、ワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０の内側レースの内周に設けた内側軸受溝孔６０ａ及びシム溝孔６２ａを介する締まり嵌めを形成することによって行う。この内側スプラグクラッチキー６８は、心軸におけるキー着座部３１内に着座し、これによって締まり嵌めを生じ、またスプラグクラッチ軸受６０を内側底部ブラケット５２に回転可能に連結する。   The bearing shim 62 is positioned in the one-way sprag clutch bearing 60 by the inner sprag clutch key 68, and this positioning is similarly performed by an inner bearing groove hole 60a and a shim provided on the inner periphery of the inner race of the one-way sprag clutch bearing 60. This is done by forming an interference fit through the slot 62a. The inner sprag clutch key 68 is seated within the key seat 31 on the mandrel, thereby creating an interference fit and rotatably connecting the sprag clutch bearing 60 to the inner bottom bracket 52.

底部ブラケットスペーサ７０は心軸２８を包囲して、一方の側（図の斜視図における右側）で軸受シム６２のフランジ６２ａに、また他方の側（図の斜視図における左側）で底部ブラケットの内側軸受４２の双方に衝合する。   The bottom bracket spacer 70 surrounds the mandrel 28 and is on one side (right side in the perspective view of the figure) on the flange 62a of the bearing shim 62 and on the other side (left side in the perspective view of the figure) on the inside of the bottom bracket. It abuts both bearings 42.

かさ歯車２０はリングギア２２に噛合する。これら２個のコンポーネントは互いに直交するよう噛合する、すなわちかさ歯車の回転軸線はリングギアの回転軸線に直交する。かさ歯車２０はフレーム底部ブラケット３０における上側開孔３０ｂに突入する。かさ歯車２０は電動モータ７２及び電源としてのバッテリ（図示せず）を有する変速機１８により駆動する。   The bevel gear 20 meshes with the ring gear 22. These two components mesh so as to be orthogonal to each other, that is, the rotation axis of the bevel gear is orthogonal to the rotation axis of the ring gear. The bevel gear 20 enters the upper opening 30 b in the frame bottom bracket 30. The bevel gear 20 is driven by a transmission 18 having an electric motor 72 and a battery (not shown) as a power source.

電動モータ７２、変速機１８及びバッテリは自転車の下行チューブ１０２内に配置する。下行チューブ１０２は、通常何らかの溶接様式（例えば、ＴＩＧ溶接）によってフレーム底部ブラケット３０の上側開孔３０ｂに取付ける。下側開孔３０ａには単に簡単なキャップカバーを設け、フレーム底部ブラケット３０内に位置するコンポーネントにアクセスできるようにする。   The electric motor 72, the transmission 18, and the battery are disposed in the descending tube 102 of the bicycle. The descending tube 102 is usually attached to the upper opening 30b of the frame bottom bracket 30 by some welding manner (for example, TIG welding). The lower aperture 30a is simply provided with a simple cap cover to allow access to components located within the frame bottom bracket 30.

電動モータ７２、変速機１８及びバッテリは任意の適当なタイプとし、また自転車用途に基づいて約８０００ＲＰＭの動作速度を有することができる。他の用途、例えば、自動車のような大型乗り物では、動作速度は３２０００ＲＰＭまでも達することができる。   The electric motor 72, transmission 18 and battery can be of any suitable type and can have an operating speed of about 8000 RPM based on the bicycle application. In other applications, such as large vehicles such as automobiles, the operating speed can reach up to 32000 RPM.

使用にあたり、電動モータ７２はリングギア２２を駆動し、このリングギア２２は上述の機構を介して前スプロケット３２を駆動する。従来技術の自転車と同様、チェーン１０４により前スプロケット３２を自転車の後輪に、直接又はディレーラ若しくはハブギアのような後輪ギアシステムを介して連結する。このようにして、電動モータ７２はトルクを後輪１０６に供給する。   In use, the electric motor 72 drives the ring gear 22, and this ring gear 22 drives the front sprocket 32 via the mechanism described above. Like the prior art bicycle, the chain 104 connects the front sprocket 32 to the rear wheel of the bicycle, either directly or through a rear wheel gear system such as a derailleur or hub gear. In this way, the electric motor 72 supplies torque to the rear wheel 106.

ユーザーは、足及びペダル２４／クランクアーム２６によるペダリング動作で前スプロケット３２を回転することによってこのトルクを増幅することができる。   The user can amplify this torque by rotating the front sprocket 32 in a pedaling motion by the foot and pedal 24 / crank arm 26.

電動モータ７２は自転車を使用する地域の法規によって所定速度に制限される。図示の実施形態ではその所定速度を約２４.８ｋｍ／ｈ（１５.５ｍｐｈ）とする。電動モータ７２は制御システムを有し、ユーザーによるトルク入力を増幅するか否かを決定できるようにする。   The electric motor 72 is limited to a predetermined speed according to the laws and regulations of the region where the bicycle is used. In the illustrated embodiment, the predetermined speed is about 24.8 km / h (15.5 mph). The electric motor 72 has a control system that allows the user to determine whether to amplify torque input.

ユーザー及びモータ７２がシステム１０のトルクを供給する状況において、ユーザー及びモータ双方がトルクを前スプロケット３２に供給し、したがって、ユーザーの労力を少なくする。   In situations where the user and motor 72 supply the torque of the system 10, both the user and motor supply torque to the front sprocket 32, thus reducing user effort.

ユーザーがモータ７２の所定速度限界を超える場合、心軸２８はリングギア２２よりも高い回転速度となる。リングギア２２及び心軸２８が軸線方向に固定されている場合問題を生じ、すなわち、ユーザーがモータ７２に対してその限界を超えるよう強制する、又はユーザーがモータ限界よりも速くペダリングするのをモータが邪魔をすることが起こり得る。ユーザーは最も多くのムダな努力をし、モータ７２に最悪のタメージを与えることになる。ワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０の存在により、心軸２８及びリングギア２２が異なる回転速度になることができ、ユーザーがモータ７２の限界を超えてペダリングすることができる。   When the user exceeds the predetermined speed limit of the motor 72, the mandrel 28 has a higher rotational speed than the ring gear 22. A problem arises when the ring gear 22 and mandrel 28 are fixed axially, i.e. the motor forces the user to exceed the limit for the motor 72, or the motor causes the user to pedal faster than the motor limit. Can get in the way. The user will make the most wasteful effort and give the motor 72 the worst image. The presence of the one-way sprag clutch bearing 60 allows the mandrel 28 and the ring gear 22 to have different rotational speeds and allows the user to pedal beyond the limits of the motor 72.

従来の電動自転車では緊急ブレーキングは危険な事象であり得る。ユーザーがハンドルバーに取付けたブレーキレバーを操作して緊急遮断を作動させ、モータへの給電を遮断し、被駆動輪へのトルク印加を停止する。   In conventional electric bicycles, emergency braking can be a dangerous event. The user operates the brake lever attached to the handlebar to activate the emergency shutoff, shuts off the power supply to the motor, and stops the torque application to the driven wheels.

このような状況における自転車ユーザーの自然な反応は、先ずペダリングを停止する、すなわち足を安定した状態にし、クランクアームを固定角度に保持し、次にブレーキを掛ける。これら２つの行為には、電動モータ７２の回転する内部コンポーネントの慣性に起因する極めて僅かな時間差しかないが、それでも遅延がある。この時間枠内でモータはトルクを加え続け、ユーザーの労力に抗してクランクアームを強制的に廻そうとする。このことは、1秒の数分の１しか生じないが、ユーザーに動揺を与える、又はバランスを失わせるのに十分であり、ユーザーが迅速かつ安全に停止させようとする場合には望ましくない状況である。   The natural reaction of a bicycle user in such a situation is to first stop pedaling, that is, to stabilize the foot, hold the crank arm at a fixed angle, and then apply the brake. These two actions require very little time due to the inertia of the rotating internal components of the electric motor 72, but still have a delay. Within this time frame, the motor continues to apply torque and forces the crank arm to turn against the user's effort. This occurs only in a fraction of a second, but is sufficient to upset or unbalance the user and is undesirable if the user is trying to stop quickly and safely It is.

ワンウェイ・スプラグクラッチ軸受６０は、モータ７２からのトルクがクランクアーム２６を駆動せず、前スプロケット３２のみ駆動することを意味する。したがって、上述のような状況において、ユーザーがペダリングを止めるときと、モータ１８が遮断されるときとの間における僅かな時間差は、ユーザーのバランスを失わせたり、動揺を与えたりすることはあまりない。   The one-way sprag clutch bearing 60 means that the torque from the motor 72 does not drive the crank arm 26 and drives only the front sprocket 32. Therefore, in the situation as described above, a slight time difference between when the user stops pedaling and when the motor 18 is shut off is not likely to cause the user to lose balance or upset. .

種々の変更及び改良を上述の実施形態に対して本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。例えば、内側底部ブラケット５２を変更する、又は適切に設計した外側及び／又は内側レースを有するワンウェイクラッチ軸受に置換することができる。   Various changes and modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. For example, the inner bottom bracket 52 can be modified or replaced with a one-way clutch bearing having appropriately designed outer and / or inner races.

ディレーラギア組立体及び多重前スプロケットを設け、乗り物の歯車装置におけるより高い融通性を与えることができる。心軸２８は円筒形の形状にする必要がなく、任意の適当な形状、例えば、三角形断面、正方形断面、五角形又は任意な多角形断面の角柱形状にすることができる。   A derailleur gear assembly and multiple front sprockets can be provided to provide greater flexibility in vehicle gearing. The mandrel 28 need not be cylindrical in shape, but can be any suitable shape, for example, a triangular, square, pentagonal, or any polygonal prismatic shape.

フリーホイール組立体４８のリングギア２２は截頭円錐形の構成にする必要はなく、任意の適当なタイプ、例えば、ヘリカル又はダブルヘリカルタイプの構成にし、これに対応して、かさ歯車２０に対する変更も加えることができる。   The ring gear 22 of the freewheel assembly 48 need not be a frustoconical configuration, but can be any suitable type, for example, a helical or double helical type configuration, and corresponding changes to the bevel gear 20. Can also be added.

フリーホイール組立体４８を他の適当なオーバーランニングクラッチと置換し、またスプラグクラッチ軸受６０を他の適当なワンウェイクラッチと置換することができる。   The freewheel assembly 48 can be replaced with other suitable overrunning clutches, and the sprag clutch bearing 60 can be replaced with other suitable one-way clutches.

ボルト５０によって取付けると説明したが、リングギア２２は任意な他の適当な手段、例えば、各コンポーネントに設ける対応かつ連係動作するねじ山によってギアフリーホイール組立体に取付けることができる。さらに、一体に形成することができる。   Although described as being attached by bolts 50, the ring gear 22 can be attached to the gear-free wheel assembly by any other suitable means, such as corresponding and cooperating threads provided on each component. Furthermore, it can form integrally.

フリーホイール側の軸受５６，５８は、真鍮ブッシュに置換することができる。実際、上述した簡単な軸受はいずれも真鍮ブッシュに置換することができる。   The bearings 56 and 58 on the free wheel side can be replaced with brass bushes. In fact, any of the simple bearings described above can be replaced with a brass bush.

自転車１００はチェーン１０４を有するものとして説明したが、ベルトドライブに置換することができる。   Although the bicycle 100 has been described as having a chain 104, it can be replaced with a belt drive.

電動自転車につき説明したが、本発明は他の形態の２元推進力乗り物、例えば、電気自動車、電気バン、電気バス、電気トラック等に適用することができる。乗り物用ギアシステムは、このような用途におけるＫＥＲＳ（Kinetic Energy Recovery System）に取付けることができる。   Although the electric bicycle has been described, the present invention can be applied to other forms of dual propulsion vehicles such as an electric vehicle, an electric van, an electric bus, and an electric truck. The vehicle gear system can be attached to a KERS (Kinetic Energy Recovery System) in such applications.

Claims (13)

第１回転入力部、第２回転入力部、及び回転出力部を有する乗り物用ギアシステムであって、前記第１回転入力部及び前記第２回転入力部は回転を前記回転出力部に伝達し、前記第１回転入力部及び前記第２回転入力部のうち一方を前記回転出力部にワンウェイクラッチを介して連結し、前記第１回転入力部及び前記第２回転入力部のうち他方を前記回転出力部にオーバーランニングクラッチを介して連結し、ワンウェイクラッチ及びオーバーランニングクラッチは回転可能に連結する、乗り物用ギアシステム。   A vehicle gear system having a first rotation input unit, a second rotation input unit, and a rotation output unit, wherein the first rotation input unit and the second rotation input unit transmit rotation to the rotation output unit, One of the first rotation input unit and the second rotation input unit is connected to the rotation output unit via a one-way clutch, and the other of the first rotation input unit and the second rotation input unit is the rotation output. A vehicle gear system in which the one-way clutch and the overrunning clutch are rotatably connected to each other via an overrunning clutch. 請求項１記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記第１回転入力部の回転軸線を前記第２回転入力部の回転軸線に対して直交させる、乗り物用ギアシステム。   The vehicle gear system according to claim 1, wherein a rotation axis of the first rotation input unit is orthogonal to a rotation axis of the second rotation input unit. 請求項１又は２記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記回転出力部の回転軸線は、前記第１回転入力部又は前記第２回転入力部の回転軸線のいずれかに対して平行にする、乗り物用ギアシステム。   The vehicle gear system according to claim 1 or 2, wherein a rotation axis of the rotation output unit is parallel to either the rotation axis of the first rotation input unit or the second rotation input unit. Gear system. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記ワンウェイクラッチをブラケットによって前記オーバーランニングクラッチに回転可能に連結する、乗り物用ギアシステム。   The vehicle gear system according to any one of claims 1 to 3, wherein the one-way clutch is rotatably connected to the overrunning clutch by a bracket. 請求項４記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記ブラケットは、円筒形ハウジング及び円筒形取付け部を有する、乗り物用ギアシステム。   5. The vehicle gear system according to claim 4, wherein the bracket has a cylindrical housing and a cylindrical mounting portion. 請求項５記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記ワンウェイクラッチ及び前記オーバーランニングクラッチのうち一方を前記円筒形ハウジング内に取付け、前記ワンウェイクラッチ及び前記オーバーランニングクラッチのうち他方を前記円筒形取付け部の周りに取付ける、乗り物用ギアシステム。   6. The vehicle gear system according to claim 5, wherein one of the one-way clutch and the overrunning clutch is mounted in the cylindrical housing, and the other of the one-way clutch and the overrunning clutch is disposed around the cylindrical mounting portion. Vehicle gear system to be mounted on. 請求項６記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記ワンウェイクラッチを前記円筒形ハウジング内に取付け、ワンウェイクラッチの外側レースを前記円筒形ハウジングの内面に回転可能に連結し、前記オーバーランニングクラッチを前記円筒形取付け部の周りに取付ける、乗り物用ギアシステム。   7. The vehicle gear system according to claim 6, wherein the one-way clutch is mounted in the cylindrical housing, an outer race of the one-way clutch is rotatably connected to an inner surface of the cylindrical housing, and the overrunning clutch is connected to the cylindrical shape. Vehicle gear system to be mounted around the mounting area. 請求項１〜７のうちいずれか一項記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記ワンウェイクラッチはスプラグクラッチとする、乗り物用ギアシステム。   The vehicle gear system according to any one of claims 1 to 7, wherein the one-way clutch is a sprag clutch. 請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記オーバーランニングクラッチはフリーホイール組立体とする、乗り物用ギアシステム。   The vehicle gear system according to any one of claims 1 to 8, wherein the overrunning clutch is a freewheel assembly. 請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記第１回転入力部又は前記第２回転入力部は、電動モータとする。乗り物用ギアシステム。   The vehicle gear system according to any one of claims 1 to 9, wherein the first rotation input unit or the second rotation input unit is an electric motor. Vehicle gear system. 請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の乗り物用ギアシステムにおいて、前記第１回転入力部又は前記第２回転入力部は、人力で駆動する。乗り物用ギアシステム。   The vehicle gear system according to any one of claims 1 to 10, wherein the first rotation input unit or the second rotation input unit is driven manually. Vehicle gear system. 請求項１〜１１のうちいずれか一項記載の乗り物用ギアシステムを有する、自転車。   A bicycle comprising the vehicle gear system according to claim 1. 請求項１〜１１のうちいずれか一項記載の乗り物用ギアシステムを有する、乗り物。   A vehicle comprising the vehicle gear system according to any one of the preceding claims.
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